綠色裝配式鋼結構建筑可持續發展路徑分析

汪暉

華電重工股份有限公司 北京 100070

1 建筑裝配式鋼結構的基本概念

裝配式的鋼結構主要以裝配式構件的形式施工，經過改造，將建筑、發展、建造及大廈管理一體化，以訂立不同的標準，進一步提高建筑的生產力和質素，確保建筑的循環再用。這是一種節能環保的建筑，其設計涵蓋了整個施工過程，同時利用信息技術實現信息平臺，將傳統的建筑設計和施工改造為“工業化、自動化”的形式，不僅符合先進的建筑發展理念，也符合“綠色建筑”的發展理念。在裝配式鋼結構中，每一個結構元素都是靈活的，可根據用戶需求自由設計，不影響整個結構的穩定性。裝配式鋼結構的生產不僅可以大大節省勞動力，而且可以減少材料損失，減少污染，提高經濟和社會效益。現代科技的進步有利于建筑業的發展，隨著中國城市化的發展，建筑質量越來越受到重視，與傳統混凝土結構相比，裝配式鋼結構使施工工業化，減少了資源消耗，使施工更環保。因此，鋼結構在最近幾年變得很普遍。目前，裝配式鋼結構是一種非常重要的施工形式。將綠色概念融入裝配式鋼結構，建立綠色裝配式體系，對中國建筑業的發展具有重要作用。裝配式建筑是在建筑產業化的基礎上發展起來的一種新的建筑形式。在裝配式構件方面，每件建筑構件必須按照統一標準制造，然后進行裝配和現場制造；裝配式鋼結構的設計體系在設計上較為成熟，但其技術體系尚未完善，這也是“綠色”裝配式鋼結構和應用研發的核心內容之一[1]。

2 裝配式鋼結構建筑類型特點

2.1 基本類型

城市化背景下，綠色裝配式鋼結構建筑的施工數量不斷增加，該類型建筑在改變傳統建筑結構設計、應用模式的基礎上，有效地提升了建筑施工效率與質量，并且實現了項目節能與減排的有機統一。從綠色裝配式鋼結構建筑施工應用過程來看，其大致可分為三種類型。其一，模塊化新型建筑體系；該結構體系包含可活動型房、模塊化箱型房兩種模式，這兩種建筑多采用輕鋼結構，能實現建筑空間的有效分配。其二，創新維護體系；傳統建筑施工模式下，鋼結構布局與鋼筋混凝土建筑結構布局并無較大差異，而在綠色裝配式鋼結構下，通過創新與維護，實現了傳統鋼結構應用形式的有效優化，在一定程度上，實現了建筑實用性和美觀性的統一。其三，工業化結構建筑體系；在工業建筑施工中，傳統建筑結構形式在長期使用后容易出現裂縫等質量問題，而在綠色裝配式鋼結構建筑下，通過鋼構件連接形成骨架，再采用混凝土進行澆筑形成承重結構，有效地提升了工業建筑的承載能力，確保了工業建筑的穩定性、安全性。

2.2 主要特點

基于突出的性能優勢，裝配式鋼結構在建筑工程中的應用不斷廣泛，其有效地滿足了新時期的建筑施工需要，提升了工程項目建設的綜合效益。首先，從建筑材料層面來看，裝配式鋼結構建筑本身具有良好的抗壓與抗拉性能，尤其是在一些具有較大跨度的建筑中，鋼結構的應用優勢更加明顯，即能在保證建筑結構剛度、強度的基礎上，達到簡化布置方式的作用，有效地滿足了人們對居住空間的個性化布置需要。其次，在傳統的混凝土結構建筑施工中，項目施工過程的環境污染問題較為突出。新時期，實施綠色裝配式鋼結構施工，能有效提升工程項目的環保效益。而且在后期拆建中，部分材料可回收進行循環利用，這在減少施工碳排放的基礎上，有效地節約了建筑能源資源，促進了建筑行業的可持續發展能力。最后，在具體施工中，選擇裝配式的施工方式有效減少了對周圍居民的影響，具有良好的生態文明效益[2]。

3 裝配式建筑技術的優勢和特點

3.1 綠色環保

裝配式建筑需要的各種構件都是在工廠生產，繼而在現場來展開裝配工作，使用裝配建筑技術代替傳統建筑施工模式，能夠減少勞動力支出和成本以及工作的負擔壓力，使污染物排放量大大降低。裝配式建筑在施工的過程中都不用泵送混凝土，避免在施工過程中產生過多的噪音污染，同時裝配式建筑也不在夜晚進行施工，因而避免了夜間施工給周邊居民帶來的不利影響。并且，裝配式建筑被拆除之后，大部分的構件還可以繼續使用，不但可以有效節省資源，同時還能保護周邊的環境。

3.2 提升建筑物的各種性能

裝配式施工可以處理預制構件預應力技術和高強度混凝土出現的缺陷和不足，從結構方面而言，它的抗震性比混凝土建筑要好很多。對于防火來說，預制件材料沒有達到相關燃點，就可以防止火災的擴散，使建筑防火能力得到顯著提升和增強。

3.3 提高設計精細化，達到功能多樣化

現階段建筑形式和相關功能變得越來越多且逐漸復雜多樣，而且對于建筑靈活性也提出了非常高的要求，這就要求建筑物要有一定適應能力，裝配式建筑里面內隔墻系統能夠移動，可以防止裝修導致房屋結構出現損害，同時裝修改造方面也有了一定的自由，能夠按照具體需求進行個性化改造，研究出各種各樣的相關功能，讓枯燥的空間變得豐富起來，優化建筑居住性能，給空間的多樣化發展帶來無限的可能[3]。

4 綠色裝配式鋼結構在建筑體系中的具體應用

4.1 住宅建筑應用

伴隨著城市化的發展及城市人口的急劇增加，住宅建筑的施工數量不斷增加。在全新化的工程建設模式下，住宅建筑的施工技術逐漸城市，建筑結構體系也逐漸多樣。綠色裝配式鋼結構是住宅建筑施工的重要形式，使用該結構后，有效地擴大了建筑的應用空間，促進了建筑行業的可持續發展。結合施工實際可知，使用綠色裝配式鋼結構后，住宅建筑梁梁柱剛度不足的問題得到了有效優化和處理。譬如在住宅家住施工中，人們多會使用一種鋼管構件，此類構件多是通過標準化、模塊化的模式生產的，其本身具有良好的剛度，裝配這些鋼構件后再進行混凝土澆筑，建筑的承重能力得到極大提升，這在一定程度上提升了住宅建筑的結構性能，為住宅建筑的高效使用創造了良好條件。

4.2 鋼柱定位

鋼結構框架應能保證鋼柱第一部分的精確布置，使鋼柱的后續布置不致產生顯著的偏差。在兩個初始終端進行類似試驗時，初始位置必須準確，應根據安裝條件選擇適當的位置作為第二點。應盡可能選擇不能損壞的位置和視野，以便通過封閉法合法地確定鋼柱方向各點的對應值。為此，需要使用適當的平臺支撐安全帶。平臺設計必須合理，提供非常穩定的周邊支座，并應防止混凝土澆筑及其他類似工程。應使用適當的手段確定鋼柱中心的適當方向，并在錨柱周圍布置適當的線。線路示意圖必須準確，偏差必須在規定范圍內；在設置錨點時，應使用整個點來顯示正確的方向。如有錯誤，應及時糾正。調整后再進行復查，確保導數準確無誤。

4.3 在圍護墻體和構造中的應用

綠色建筑市施工中，裝配式鋼結構在圍護墻體和構造中也有廣泛應用；在實際施工中，借助交叉式的方式，可對傳統的圍護墻體和構造進行優化，這不僅提升了圍護結構構件的整體性能，而且有效地提升了建筑整體的穩定性。譬如，在建筑外墻施工中，人們會在綠色裝配式鋼結構應用的基礎上，借鑒幕墻利用粘接層和保溫裝飾成品板的方式組成外墻，這實現了建筑外墻保溫與裝飾的有機統一。值得注意的是，在建筑外墻中使用裝配式鋼結構時，應認識到這種粘接結合式的外墻受環境影響較大，對施工技術要求較高，對此應在考慮地域差異的基礎上，合理進行施工方案設計，并且需自動化、精準化的進行裝配生產，以此來提升建筑的應用效果。

4.4 科學地設計吊裝方案

為了充分保證起重系統的安全，要合理建立整個節點的運行技術體系，合理利用各種技術。為了優化系統，必須結合實際情況，精心選擇合適的塔式起重機進行科學安裝，確保建筑完全安全，并盡量減少或防止工傷事故。在使用塔式起重機時，必須嚴格限制貨物區，嚴密保護環境，確保覆蓋范圍充分。所選用的吊車或起重機必須在分析零件重量的基礎上選擇，使其具有良好的功能，以達到吊裝要求，為避免影響后續設計，并合理提升構造高度，提升功能應在控制區內進行，以確保安全施工[4]。

5 基于綠色可持續發展理念的裝配式鋼結構建筑發展路徑

5.1 創新裝配式鋼結構技術標準體系

系統完善的技術標準體系能為裝配式鋼結構建筑施工提供參考。可持續發展理念下，要促進裝配式鋼結構建筑的進一步發展，還應完善相關政策，確保裝配式鋼結構建筑技術標準體系規范。一方面，在政策體系建設中，應在發揮市場導向作用的基礎上，注重市場化運作，同時應注重土地供給、科技研發、資金配套等層面的政策扶持，這樣能為裝配式鋼結構建筑覺得發展創造良好條件。另一方面，在裝配式鋼結構技術發展中，還應注重監管體制的創新，要求在《標準》指導下，結合具體項目實際，從項目規劃、設計、生產、施工等環節開展監督管理，提升裝配式鋼結構建筑技術應用水平及管理水平。

5.2 基于信息技術加強產業協作

加強產業協作是裝配式鋼結構建筑可持續發展的內在要求。傳統施工模式，鋼結構建筑施工各環節的關聯性不強，這使得項目鋼構件在后期安裝中存在誤差較大等諸多問題。新時期，在裝配式鋼結構建筑施工中應深化信息技術應用，在信息技術支撐下，構建一體化的是施工技術與項目管理瓶體，實現裝配式鋼結構建筑產品研發、技術推廣、成果轉化的有機統一。譬如，在新時期，可從項目設計、施工等諸多環節使用BIM技術，依托該技術加強部門協作，進行項目物資、成本、質量、工期的系統管理，確保項目技術應用、相關聯的高效性、靈活性。

5.3 推動綠色材料的應用

在對建筑工程進行施工的時候，通過應用裝配式技術，能夠有效推動綠色材料的科學使用。這是由于裝配式技術和別的鋼結構技術以及鋼筋混凝土技術不一樣，其是借助預制加工以及現場安裝等施工手段進行施工。加工施工材料的過程中，基于具體的安裝需求，可選擇綠色且環保的材料展開施工，比如裝配式施工過程中，可用鋼結構施工，由于鋼有著非常不錯的性能，同時在拆除裝配式建筑的過程中，鋼結構還能夠重復利用，使得資源利用率大大提高。

5.4 構建多元人才培養機制

要推動裝配式鋼結構建筑的可持續發展，還應組合注重創新型人才的有效培養。對于工程建設單位而言，其應充分認識到人才培養是一個長期性的工程，在裝配式鋼結構建筑發展中，不僅注重專業資格認證、技術考核體系的建設，而且應重視建設人員職業技能的培養，滿足裝配式鋼結構建筑施工需要。另外，在現代工程建設模式下，還應加大建筑機器人的研發讓機器人代替人力進行生產、施工和檢測。值得注意的是，為滿足裝配式鋼結構建筑對人才的需要，還需要重視校企融合模式的應用，通過協同育人模式培育高素質人才，推動裝配式鋼結構建筑的健康發展。

6 結束語

綜上所述，在現階段，裝配式鋼結構及建筑系統已廣泛應用于建造業，不但大大提高建筑工程的穩定性及安全性，還降低了建筑成本，縮短了施工周期，取得了非常積極的社會和經濟成果。同時，鋼結構是裝配式建筑系統的核心，對其過程和管理措施的驗證和分析具有重要意義。在實際工作過程中，有關技術人員和操作人員應注意鋼結構的設計和管理措施，以實現促進工業發展的最終目標。